第3章燃烧计算和热平衡计算

1、（反应方程式）（反应方程式）（反应方程式）（反应方程式） 1kg收到基燃料中C、H、S的量（前已讲述）C、H、S完全燃烧所需的O2量31007 . 010065 . 5100866. 1NmSHCararar1kg燃料完全燃烧真正需由空气提供的O2量3,1007 . 01007 . 010065 . 5100866. 1NmOSHCarararar1kg燃料燃烧所需的理论空气量V0kgNmOHOHSCOSHCVararararararararararar/,100265.0R0889.00333.0265.0375.00889.01007.01007.010055.5100866.121.01

2、30考虑空气中氧的容积成分为21%计算0()kVV或03kVV ,/Nmkg003gkVVVV (1),Nm / kg 0VVkykyky Ky1zf11ky CO2、SO2、N2、H2O各组成成分体积均可根据燃烧反应求出2220COSONVVV0、理论烟气量：kgNmVVVVVOHNSOCOy/,30202220222ROSOCOVVVkgNmVVVVOHNOy/,302022R002N 2R0gyVVVOkgNmVVVOHy/,3020gy0理论干烟气量kgNmCVarCO/,100866. 132kgNmSVarSO/,1007 . 032kgNmSCVVVarararSOCORO/,1

3、00R866. 11007 . 0100866. 13222根据C、S的燃烧反应可求出：kg/Nm,V79. 0100N8 . 0V79. 0100N284 .22V30ar0ar0N2燃料中的氢完全燃烧生成的水蒸气体积：燃料中的水汽化生成的水蒸气体积：理论空气量带入的水蒸气体积：采用蒸汽雾化等设备带入的水蒸气体积：200311.11.241.611.24,/100100ararH OkwhHMVd VWNmkg00031.8660.70.80.7910010010011.11.241.611.24,/100100arararyararkwCSNVVHMd VW h Nmkg形成实际烟气量的基

4、本物质燃料干空气量Vk随Vk进入炉膛的水分 CO2、SO2、N2、O2、H2O、2O2N2SO2COVVVV从成分上看比理论烟气量多了一项自由氧O2。从烟气的总量上看，多了过量空气 ，以及随其带入的水蒸气 。过量空气：0) 1(V0.21 的氧0) 1(V0.79 的氮0) 1(V水蒸汽01.61(1)kdV完全燃烧时烟气体积：kgNmVVVVVVOHNSOCOy/,322O222222ROSOCOVVVkgNmVVVVVOHNOy/,322O22R2O 2N 2RgyVVVVOkgNmVVVOHy/,32gy完全燃烧时烟气中的各成分均假设为理想气体，kgNmVVVVVVVOHNSOCOCOy

5、/,322O222OHNSOVVV222、2O2VVVCOCO、根据前面所讲述的内容总结出实际烟气中各组成部分的体积表达式：0003(1)1.61(1),/yykVVVdVNmkg2O 2N 2RgyVVVVOkg/Nm,V) 1(VV300gygykg 100Carkg 100C2COar,kg 100CCOar,kg/Nm,100C866. 1Vkg/Nm,100C866. 1V3CO,arCO3CO,arCO22kgNmCVVarCOCO/,100866. 132可见，如果不完全燃烧产物只有CO，那么不论燃烧是否完全，烟气中碳的燃烧产物的总容积是不变的。22,00.21(1)0.5 1.

6、866100ar coOCVV2,1.866100ar cocoCV2030.21(1)0.5,/OCOVVVNmkgkgNmVVNN/, )0.5VV(0.2179. 03CO2O022求出0) 1(VCO2O022O2Rg0.5VV0.210.79VNCOOyVVVVkgNmVVVOHy/ 32gy推导上式的目的并不在于计算不完全燃烧时的干烟气体积，而在于推导后面的不完全燃烧方程式。22222mnCOSONOCOHC H、2222COSONOCO、其中H和CmHn数量很少，工程计算中可忽略不计2222CO +SO +N +O +CO=100100VVCOgy2CO2100VVSOgy2SO

7、2100VVOgy2O2100VVNgy2N2100VVCOgyCO由于后两瓶的吸收剂有双重吸收功能，故操作时必须按1、2、3瓶的次序依次进行，不可颠倒。烟气U形管过滤器除去灰和杂质取出100ml烟气吸收瓶 1吸收瓶 2吸收瓶 3测量出 RO2测量出 O2测量出 CO每次用量筒测得的数值就是干烟气成分的容积百分数。100VVVVCOSOCOgyCO2SO2CO22CORO)0.375S1.866(CV2arargy100866. 12arCOCOCVV1007 . 02arSOSVargy21.866RVROCO前面已经求出三者的含量：COROO0.605CORO21222根据前面所求出的各反

8、应方程可推倒出来ararararar0.375SC0.038N0.126OH2.35系数称为燃料特性系数，它只取决于燃料中C、H、O、N、S，而与M和A无关。由的计算式可知，是一个无因次的比例系数，因此它与燃料分析成分的表示基准也无关。COROO0.605CORO212221O21RO22CO=0？完全燃烧=1 (O2=0)？121ROmax2只决定于燃料的特性系数，所以也只决定于燃料的元素组成，也是一个表征燃料特性的特征值。00gg0VV111VV11VVVVV）（2221O0.5CO79121100ROOCO)（？CO=02221O79121100ROO )（根据前面所讲推导求出根据 22

9、2RO21ORO22)RO(121O22RO21)79(1)RO21(7922max2)RO(121RORO2O212122O21)RO(1的数值相对较小可忽略不记过量空气系数与烟气中氧的容积成分O2基本上一一对应，所以在运行中只要知道了烟气中的含氧量O2，就可以知道运行中的过量空气系数。目前，锅炉采用磁性氧量计或氧化锆氧量计来测量烟气中的含氧量O2。理论空气量的焓实际空气量的焓kg/kJ,)ct(VIIk00kkkg/kJ,)ct(VIk00k(ct)k1Nm3干空气连同其携带的水蒸气在温度t时的焓（见表4-4）。222222000()()(),/yRORONNH OH OIVcVcVckJ

10、kgkg/kJ,)c (100AIhfharfh式中 (c)h1kg灰在时的焓,41876fharar neta AQ只有时，才计算飞灰焓值。Qr输入锅炉热量Q1有效利用热各项热损失Q2排烟热损失Q3气体未完全燃烧热损失Q4固体未完全燃烧热损失Q5散热损失Q6灰渣物理热损失锅炉锅炉能量示意图：Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 kJ/kgq1+q2+q3+q4+q5+q6=100两边同除Qr100(1 6) iirQqiQ 分别表示有效利用热或各项热损失占输入 热量的百分比。）（65432r11glqqqqq100100QQq锅炉输入热量 Qr四部分组成Qar,net燃料的收到基低位发热

11、量，kJ/kg；ir燃料物理显热，kJ/kg；Qwr外来热源加热空气时带入的热量， kJ/kg；Qzq雾化燃油所用蒸汽带入的热量， kJ/kg。对于煤粉炉，ir数值相对较小，可以忽略。QwrkgkJIIQkkrw/),( 010.()zqzqzqzq oQGii损失因素：燃料性质燃烧方式、炉膛型式和结构、 燃烧器设计和布置炉膛温度、锅炉负荷运行有水平、燃料在炉内的停留时间和空气的混合情况固体未完全燃烧热损失是燃煤锅炉的主要热损失之一，一般仅次于排烟热损失。l 燃料性质煤中灰分和水分越少、挥发分含量越多、煤粉越细，则q4越小；l 燃烧方式、炉膛型式和结构、燃烧器设计和布置在燃料性质相同的条件，炉

12、膛结构合理（有适当的高度和容积），喷燃器的结构性能好，布置位置适当，使气粉有较好的混合条件和较长的炉内停留时间，则q4较小；l 炉膛温度、锅炉负荷炉内过量空气系数适当，炉膛温度较高时，q4也较小。锅炉负荷过高将使煤粉来不及在炉内烧透，负荷过低则炉温降低，都将使q4增大。排烟热损失是锅炉热损失中最大的一项，大中型锅炉正常运行时的q2约为（48）%gy2Q2H O2Q干烟气带走的热量烟气所含水蒸气的显热u 燃料的性质u受热面的积灰、结渣或结垢u炉膛出口的过量空气系数以及烟道各处的漏风当煤中的水分和硫分较高时，为了避免或减轻尾部受热面的低温腐蚀，必须采用较高的排烟温度。水分增大，使排烟容积增大受热面

13、发生积灰、结渣或结垢时，烟气与受热面的换热量减少，排烟温度就会升高。炉膛出口的过量空气系数以及烟道各处的漏风增加将增大排烟的容积。 炉膛过量空气系数 燃烧器结构和布置 燃料的挥发分 炉膛温度和 炉内空气动力工况燃料中的挥发分多炉内可燃气体的量就增多，容易出现不完全燃烧，q3就比较大。过量空气系数过小可燃气体不能完全燃烧q3增大，过量空气系数过大，会使炉温较低，q3也会增大炉膛结构及燃烧器布置不合理，使燃料在炉内停留时间过短或炉内空气动力场不好时，q3增大过量空气系数的选择：4q234qqq2q3q0,0qt最佳过量空气系数空气虽然在空气预热器吸热，但随后又回到炉膛，这部分热量属于锅炉内部的热量循环，不应计入锅炉的有效利用热中.()()()() ,/grg